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采煤概论第四章 井田开拓方式


河南城建学院

《采煤概论》 采煤概论》
第二篇 井田开拓 第4章 井田开拓方式

本章主要内容
第 章 井田开拓方式
第一节 第二节 第三节 第四节 斜井开拓 立井开拓 平硐开拓 综合开拓

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第一节 斜井开拓
一、片盘斜井开拓
片盘斜井开拓

是斜井开拓的一种最简单的形式。 它是将整个井田沿倾斜方向划分成若干个阶段, 每个阶段倾斜宽度可以布置一个采煤工作面。 在井田沿走向中央由地面向下开凿斜井井筒, 并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。图4 并以井筒为中心由上而下逐阶段开采。图4-1为 一片盘斜井的示例。井田沿倾斜方向划分为四 个阶段。阶段内按整个阶段布置,即每一阶段 斜宽布置一个工作面。

图4-1 片盘斜井开拓(动画) 1—主井;2—副井;3—片盘车场;4--阶段运输平巷; 5—辅巷;6—阶段回风平巷;7--采煤工作面;8—联络眼

第一节 斜井开拓
1.矿井开拓程序(图4-1) .矿井开拓程序(
在井田沿走向中央,沿煤层倾斜方向向下开掘主斜井1 在井田沿走向中央,沿煤层倾斜方向向下开掘主斜井1和副 斜井2 两井均在煤层之中,且两井中间留30m~40m煤柱。 斜井2,两井均在煤层之中,且两井中间留30m~40m煤柱。 为了掘进通风方便和沟通两井筒间的联系, 为了掘进通风方便和沟通两井筒间的联系, 每隔一段距离 开掘联络巷8将两井筒贯通。井筒掘到第一阶段下部时, 开掘联络巷8将两井筒贯通。井筒掘到第一阶段下部时,开 掘第一阶段下部车场。 掘第一阶段下部车场。 从下部车场向井筒两侧开掘第一阶 段运输平巷4和副巷5 为了掘进方便, 段运输平巷4和副巷 5。为了掘进方便 ,4 、5之间每隔一定 距离掘联络巷沟通。 距离掘联络巷沟通 。4、 5之间阶段煤柱根据有关规定留设。 之间阶段煤柱根据有关规定留设。 与此同时, 与此同时 , 在第一阶段上部开甩车场向井筒两侧开掘第一 阶段回风巷6 在井田沿走向边界处沿倾斜方向掘开切眼7 阶段回风巷 6 。在井田沿走向边界处沿倾斜方向掘开切眼7 将5、6沟通,并在开切眼内布置采煤工作面开采。 沟通,并在开切眼内布置采煤工作面开采。

第一节 斜井开拓
2.矿井生产系统(图4-1) .矿井生产系统(
工作面7 工作面7采出的煤,由工作面刮板输送机送至阶段 运输副巷5,并经联络巷运至阶段运输巷4 运输副巷5,并经联络巷运至阶段运输巷4装入矿 车。矿车由电机车牵引至第一阶段下部车场3 车。矿车由电机车牵引至第一阶段下部车场3并由 主斜井1 主斜井1提至地面。 生产所需材料、设备和人员一般由主斜井1 生产所需材料、设备和人员一般由主斜井1下放到 阶段上部车场,由阶段回风平巷6 阶段上部车场,由阶段回风平巷6送到工作面上口, 然后供工作面使用。副斜井只有在矿井产量大, 辅助提升任务重时才作辅助提升。

2.矿井生产系统(图4-1) .矿井生产系统(

第一节 斜井开拓

新鲜风流由主斜井进入,经阶段下部车场3、运输平巷4 新鲜风流由主斜井进入,经阶段下部车场3、运输平巷4、 联络巷8、阶段副巷5进入工作面7 联络巷8、阶段副巷5进入工作面7。冲洗工作面后的乏风, 经阶段回风平巷6、回风斜巷9 经阶段回风平巷6、回风斜巷9汇集到副斜井排出地面。为 了避免生产中新鲜风流和乏风掺混及风流短路,通常要在 主要进风巷和回风巷交岔处设置风桥、风门等通风构筑物。 为保证矿井生产正常接替,在开采第一阶段时,及时向下 延深井筒对第二阶段进行开拓并按同样方法布置巷道。生 产转入第二阶段后,第一阶段的阶段运输平巷作为第二阶 段的回风平巷。以后每阶段依次类推,直到开采到井田深 部边界 。

第一节 斜井开拓
3. 特点
优点:片盘斜井开拓,巷道布置和生产系统简 单,井巷施工技术也不复杂,而且初期工程量 小,出煤快。 缺点:不能多阶段同时生产,同采工作面最多 为两个,矿井生产能力受到限制。另外,延深 工作频繁,生产和掘进之间相互影响较大。工 作面整阶段连续推进,对地质条件变化适应性 差。但就现有生产经验,采用片盘斜井开拓时, 井田走向长不宜大于1.5km。井田倾斜长度,一 井田走向长不宜大于1.5km。井田倾斜长度,一 级提升时,不宜大于800m,两级提升时,不宜大 级提升时,不宜大于800m,两级提升时,不宜大 于1.5km,并且尽可能采用一级提升。 1.5km,并且尽可能采用一级提升。

第一节 斜井开拓
二、斜井单水平分区式开拓
由斜井进入煤体,由一个开采水平开采整个井 田。井田可划分为一个阶段,也可以划分为两 个阶段。阶段沿走向划分为采区。 图4-2为一典型的斜井单水平分区式开拓方式。 井田划分为两个阶段,每个阶段沿走向划分为 六个采区。开采水平在上、下两阶段分界面。 上山阶段每个采区沿倾斜划分为五个区段,下 山阶段式分为四个区段。矿井可采煤层为一层 中厚煤层,煤层倾角较小。

图4—2

斜井单水平分区式开拓

1—主井;2—副井;3—井底车场;4—阶段运输平巷; 5—阶段辅巷;6—采区运输上山; 7--采区轨道上山;8、15—区段运输平巷;9、16—区段回风平巷;10、17—采煤工作面; 11--阶段回风平巷;12--回风井;13—采区运输下山;14—采区轨道下山;18—专用回风上山; 19—采区煤仓;20—井底煤仓;21—行人进风下山;22—回风联络巷

第一节 斜井开拓
二、斜井单水平分区式开拓 1.矿井开拓程序 1.矿井开拓程序
在井田沿走向中部,由地面开掘一对岩层反斜井,主 在井田沿走向中部,由地面开掘一对岩层反斜井,主 斜井1和副斜井2。主斜井1 斜井1和副斜井2。主斜井1安装胶带输送机提升煤炭、 副斜井2 副斜井2安装绞车作辅助提升。斜井井筒掘到开采水平 时,在开采水平布置井底车场和硐室,然后向两侧掘 进水平运输大巷4和副巷5 进水平运输大巷4和副巷5。水平运输大巷和副巷掘至 采区中部位置后,在采区下部布置采区下部车场并开 掘采区运输上山6和轨道上山7 掘采区运输上山6和轨道上山7,当采用中央分列式通 风时,在主副井斜井施工同时,在井田浅部沿走向中 央开凿回风井12至上山阶段上部车场、区段运输平巷 央开凿回风井12至上山阶段上部车场、区段运输平巷 和回风平巷,并掘进开切眼布置工作面回采。

第一节 斜井开拓
二、斜井单水平分区式开拓 1.矿井生产系统 1.矿井生产系统
工作面出煤。经区段运输平巷8、采区运输上山6 工作面出煤。经区段运输平巷8、采区运输上山6至采 区下部煤仓。煤炭装入矿车后由机牵车引经水平运输 大巷4 大巷4至井底煤仓,并由井底煤仓装入斜井皮带提至地 面。 材料、设备由副斜井下放至井底车场,由电机车牵引 经水平运输大巷至采区下部车场。然后由采区轨道上 山经采区中(上)部车场送至区段回风平巷进而到采 煤工作面。 新鲜风流由主、副斜井经井底车场、水平运输大巷、 采区下部车场、运输上山和区段运输巷至工作面。冲 洗工作面后的乏风,经区段回风平巷、水平回风大巷 由边界风井排至地面。

第一节 斜井开拓
二、斜井单水平分区式开拓 1.矿井生产系统 1.矿井生产系统
第二阶段为下山开采。由水平运输大巷在采区中部位 置布置采区上部车场并沿煤层向下做采区下山13和14。 置布置采区上部车场并沿煤层向下做采区下山13和14。 然后在采区内掘区段平巷,然后通过采区内区段平巷 构成工作面回采。 下山采区工作面出煤向下运至区段运输平巷,然后通 过采区运输下山13向上运至采区煤仓,装车后由水平 过采区运输下山13向上运至采区煤仓,装车后由水平 运输大巷运至井底车场由主斜井提至地面。 下山采区所需材料、设备经采区上部车场,由轨道下 山下放并经采区中部车场、区段回风平巷送到工作面。 新鲜风流经采区上部车场、采区运输下山、区段运输 平巷进入工作面。乏风经区段回风平巷、采区轨道下 山、水平副巷、上山阶段保留的回风上山进入水平回 风大巷。然后经边界风井排出。

第一节 斜井开拓
二、斜井单水平分区式开拓
3. 特点 斜井单水平上、下山开拓,开采水平少,减少 了初期工程量和投资;阶段分采区布置,对地 质条件适应性强,可多采区同时生产、多工作 面同时生产,生产能力大。此外,由于只有一 个开采水平,不存在水平接替问题,矿井生产 稳定。因此,在开采缓倾斜煤层(倾角小于 16°),沼气含量低,涌水量小时,如果井田 16° 倾斜长度满足要求,应优先考虑采用此种开拓 方式。

第一节 斜井开拓
三、斜井形式选择
1、斜井倾角主要依据其装备的提升设备确定。
串车提升 α≯25° 箕斗提升,α=20°~35° 25° 箕斗提升,α=20° 35° 胶带输送机提升α 17° 胶带输送机提升α≯17°

2、斜井采用串车和箕斗提升时,其提升能力受井筒斜长影 响较大。近年来,随着胶带输送机技术的不断发展。 3、煤层斜井 斜井沿煤层开掘,施工容易、速度快、投资 少。但当煤层较厚、煤层松软、构造复杂及煤层有自燃倾 向时,不宜沿煤层布置。 4、底板斜井 将井筒布置在煤层底板中。但当煤层倾角小 于井筒倾角时,水平石门工程量太大。优点是井筒易维护, 不需保护煤柱。 5、穿层斜井 当煤层倾角小于井筒倾角时,为了减少水平 石门工程量或免受地面因素影响,斜井可穿越煤层布置。

第二节 立井开拓
立井开拓也是广泛采用的一种进入煤体的 方式。除井硐形式外, 方式。除井硐形式外,其开拓巷道布置与 斜井相同。 斜井相同。 一、立井单水平分带式开拓
这种开拓方式如图4 所示, 这种开拓方式如图4-3所示,井田划分为两个阶 阶段内采用分带式布置。 段,阶段内采用分带式布置。

图4-3 立井单水平上下山开拓(带区式准备)示意图 1—主井;2—副井口 3—井底车场;4—运输大巷;5—回风石门; 6—回风大巷;7—分带运输巷; 8—分带回风巷;9—采煤工作面; 10—带区煤仓;11—运料斜巷;12—行人进风斜巷

第二节 立井开拓
1.矿井开拓程序
在井田中央从地面开凿主井1和副井2 在井田中央从地面开凿主井1和副井2, 当掘至开采水平标高后,开掘井底车场3 当掘至开采水平标高后,开掘井底车场3、 主要运输大巷4、回风石门5、回风大巷6 主要运输大巷4、回风石门5、回风大巷6, 当阶段运输大巷向两翼开掘一定距离后, 即可由大巷掘行人进风斜巷12、运料斜 即可由大巷掘行人进风斜巷12、运料斜 巷11进人煤层,并沿煤层掘分带运输巷7、 11进人煤层,并沿煤层掘分带运输巷7 煤仓10、分带回风巷8 煤仓10、分带回风巷8。最后沿煤层走向 掘进开切眼即可进行回采。

第二节 立井开拓
2.矿井生产系统 2.矿井生产系统
由工作面采出的煤装人刮板输送机运至分带运 输巷;经转载机至胶带输送机运至煤仓在运输 大巷装车,由电机车牵引至井底车场,通过主 井提至地面。工作面所需物料及设备经副井下 放至井底车场,由电机车牵引至分带材料车场, 经斜巷11由绞车提升至分带回风巷,然后运至 经斜巷11由绞车提升至分带回风巷,然后运至 采煤工作面。 新鲜风流自地面经副井、井底车场、运输大巷、 行人进风斜巷,从分带运输巷分两股进人两个 工作面。清洗采煤工作面后的污风,由各自的 分带回风巷至总回风巷,再经回风石门进入主 井排出地面。

第二节 立井开拓
这种开拓方式的生产系统比较简单,运输环节少,建井速 度快,投产早,但其上山阶段的分带风巷是下行风,应采 取措施,防止分带回风巷中瓦斯积聚,保证安全生产。另 外,示例中没有单独开凿回风井,而采用箕斗井兼作回风 井。根据《煤矿安全规程》 井。根据《煤矿安全规程》规定,箕斗提升井兼作回风井 时,井上下装卸载装置及井塔必须采取密闭措施,并加强 管理,漏风率不得超过15%,并应有可靠的降尘设施。箕 管理,漏风率不得超过15%,并应有可靠的降尘设施。箕 斗提升井若兼作进风井时,箕斗提升井的风速不得超过6 斗提升井若兼作进风井时,箕斗提升井的风速不得超过6 m/s,并应有可靠的降尘措施,保证粉尘浓度符合工业卫 m/s,并应有可靠的降尘措施,保证粉尘浓度符合工业卫 生标准。目前国内很少应用箕斗井进风。 这种开拓方式一般适用于煤层倾角小于12° 这种开拓方式一般适用于煤层倾角小于12°,地质构造简 单,煤层埋藏较深的矿井。

第二节 立井开拓
二、立井多水平分区式开拓 1.矿井开拓程序 2.矿井生产系统 运煤系统 通风系统

第二节 立井开拓

第二节 立井开拓
二、立井多水平分区式开拓 对多水平开拓,一定要注意水平间的接 替,在上水平采完以前,要将下水平开 拓准备完毕。同时也要注意采区间、区 段间的接替,以保证矿井稳定生产 。
立井开拓可以适应各种水平划分方式和阶段内 布置形式。

第二节 立井开拓
二、立井多水平分区式开拓 立井开拓的优点是井筒长度短、提升速度快、 提升能力大及管线敷设短、通风阻力小、维护 容易。此外,立井对地质条件适应性强,不受 煤层倾角、厚度、沼气等条件限制。立井开拓 的缺点是井筒掘进施工技术要求高,开凿井筒 所需设备和井筒装备复杂,井筒掘进速度慢, 基建投资大等。 斜井开拓和立井开拓各有所长和所短。要结合 煤层赋存特征、地质条件、地面地形、技术装 备和经济因素综合分析和比较来确定最合适的 井筒形式。

第三节 平硐开拓
在山岭和丘陵地区,往往在矿井地面工业场地标高 以上埋藏有相当储量的煤炭。开采这部分煤炭最简 单、经济的开拓方式就是平硐开拓。见图4 单、经济的开拓方式就是平硐开拓。见图4-5。 平硐开拓,就是从地表开掘水平巷道进入山体或 丘陵内的煤层。一般地,以一条主平硐担负运煤、 运料、出矸、行人、排水、进风和敷设管线等任务。 在井田上部回风水平开回风平硐或回风井担负回风 任务。 平硐的布置方式与地表地形和煤层产状有关。主要 布置方式有:

第三节 平硐开拓
走向平硐 一般沿煤层走向开掘在底板岩石中。条件适 合(如煤层不厚、煤质坚硬、服务年限不长) 时,也可以沿煤层掘进。走向平硐近似于立 井和斜井开拓中的阶段运输大巷。从走向平 硐掘石门进入每个采区。走向平硐工程量小、 投资省、出煤快,但只能单翼开采,限制了 矿井生产能力。

第三节 平硐开拓
垂直平硐
先从地面垂直煤层走向掘平硐到达煤层或煤层底板,然后 沿煤层或底板岩石向井田两侧掘运输大巷,并准备采区。 垂直平硐与立井开拓和斜井开拓中的阶段运输石门相似。 根据地表地形。垂直平硐可以从煤层底板进入煤层,也可 以从煤层顶板进入煤层。有时由于地表地形及地质条件的 影响,平硐也可以与煤层走向斜交掘进,称为斜交平硐。 垂直平硐和斜交平硐初期工程量大、投资多、出煤慢,但 可以两翼开采,矿井生产能力大。

第三节 平硐开拓
阶梯平硐 当地形高差较大,主平硐以上煤层垂高过大 时,可以把其分为几个阶段,分别用不同标 高的开硐开拓,称为阶梯平硐 。

a— 走向平硐

b—垂直平硐 1—主平硐 2—盘区上山 图4—5 平硐开拓示意图

图4—6 阶梯平硐

第三节 平硐开拓
采用平硐开拓的关键条件是工业场地标高以 上要有足够的储量可供较长时间开采。此外, 在选择平硐硐口时,要考虑以下因素: 1.硐口地势平缓,有足够的面积布置工业 场地。 2.硐口交通要便利,以利于煤炭外运和设 备、材料运输。 3.硐口要安全,不受洪水、滑坡、雪崩等 威胁。

第四节 综合开拓
根据井硐的三种基本形式,组合后理论上有六种 综合开拓方式,即立井—斜井、斜井— 综合开拓方式,即立井—斜井、斜井—立井、平 硐—立井、立井—平硐、平硐—斜井和斜井—平 立井、立井—平硐、平硐—斜井和斜井— 硐开拓方式。

立井-斜井综合开拓

第四节 综合开拓
一、立井— 一、立井—斜井综合开拓 立井— 立井—斜井综合开拓是使用广泛的一种综合开拓方 式。图4 式。图4—7为某小型矿井采用的立井——斜井综合 为某小型矿井采用的立井——斜井综合 开拓方式。它利用立井井筒短,提升速度快,比斜 井串车提升能力大优点,用立井作为主井担负提煤 任务。又利用斜井施工简单,掘进快,井筒装备简 单、人员上下方便和安全等优点,用斜井作副井担 负辅助提升和兼作安全出口。

第四节 综合开拓
二、斜井— 二、斜井—立井综合开拓

第四节 综合开拓
立井— 立井—斜井综合开拓 为某特大型矿井采用的斜井——立井综合开拓方式。 为某特大型矿井采用的斜井——立井综合开拓方式。 该矿井田范围大(250km 该矿井田范围大(250km2),年产量高(设计生 产能力1000万t/a)。为了合理开采,矿井采用分区 产能力1000万t/a)。为了合理开采,矿井采用分区 域布置,将整个井田划分为五个独立的区域。每个 区域再象一个井田一样划分为两个水平、四个阶段, 阶段内分带布置。

第四节 综合开拓
斜井— 斜井—立井综合开拓 对这样的特大型矿井,为了充分发挥胶带输送机连 续运输、能力大、不受深度限制等优点,在井田走 向中央开凿一对主斜井,安装运输能力达2000t/h 向中央开凿一对主斜井,安装运输能力达2000t/h 的斜井钢丝绳胶带输送机,为整个井田服务。在各 个分区域,又利用立井井筒短、管线敷设距离短、 提升速度快等优点,各开凿一对立井井筒作为分区 辅助提升井。

三、平硐—立井综合开拓
某矿井,主运输利用平硐。由于地面地形影响,主平硐长达 2km。加上该矿沼气含量大,需要很大的通风量。利用主平硐进 风在技术、经济上都不合理。为此,另开凿一个立井作为专用进 风井。这样可大大缩短通风线路长度。另外,该立井延深后还可 以担负后期主平硐水平以下煤炭的提升任务,将煤提至处平硐后 经主平硐外运,如图4—9所示。

四、平硐—斜井综合开拓
条件适合时,采用平硐开拓的矿井,可以在煤 层露头开掘浅部斜井做安全出口和回风井,构成 平硐—斜井开拓方式,如图所示。

思 考 题
1.片盘斜井开拓的优点、缺点和适用条件是什么? 2.斜井单水平分区式开拓的优点、缺点和适用条 件是什么? 3.立井开拓的优点、缺点和适用条件是什么? 4.简述平硐开拓有几种方式,说明其布置特点及 适用条件? 5.什么叫综合开拓?通常有哪几种综合开拓方式?


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